Blog da ENGIE Solar

27.09.2016

Como funciona a energia solar fotovoltaica?

A energia solar é transmitida através do fenômeno de radiação eletromagnética, cujo comportamento pode ser compreendido como pequenos pacotes de energia que são transmitidos no formato de ondas, que saem do sol e chegam até nosso planeta. Além de ser uma fonte limpa, ela permite múltiplos usos já que pode ser convertida tanto em energia térmica como energia elétrica, através do efeito fotoelétrico. Atualmente, os principais projetos envolvendo o aproveitamento desse tipo de energia promovem tanto o aquecimento solar da água (energia heliotérmica), como a geração de energia elétrica propriamente (energia fotovoltaica).

A energia fotovoltaica é uma das tecnologias mais difundidas para o aproveitamento da energia solar. Através dela, a irradiação solar é transformada diretamente em energia elétrica, sem passar pela fase térmica, como é a característica do sistema heliotérmico.

Quer saber mais sobre como funciona essa tecnologia e como os sistemas de energia fotovoltaica podem beneficiar você? Então continue acompanhando nosso post!

 

Como funciona?

O mecanismo de funcionamento de células fotovoltaicas é um pouco complexo, mas tentaremos explicar da forma mais simples possível. As células fotovoltaicas, ou células solares, são feitas a partir de materiais semicondutores, como o silício, por exemplo. O princípio de funcionamento das células ocorre em um nível atômico: quando essas células são expostas à luz solar, os materiais semicondutores absorvem as partículas de energia do sol, conhecidas como fótons, e como consequência, alguns elétrons saem das camadas eletrônicas que estavam anteriormente, ficando livres para circular.

Entretanto, estes elétrons não ficam livres por muito tempo, pois a tendência é voltar à seu estado natural. Para que os elétrons permaneçam livres, é preciso adicionar outros elementos no material semicondutor para a criação de uma interface entre os materiais, que por usa vez irá dar origem a um campo elétrico. Este campo elétrico, por sua vez, é formado na área de junção dos materiais, por uma diferença de potencial elétrico existente entre os materiais semicondutores, e que irá capturar os elétrons livres, impedindo que eles voltem ao estado original Os elétrons livres são então levados para fora da célula solar dentro de um circuito através de contatos metálicos, gerando energia elétrica para enfim ser utilizada por componentes elétricos.

Quanto maior a intensidade dos raios solares incidentes nos painéis solares, maior a quantidade de energia elétrica que ele irá gerar. Portanto, apesar de produzirem menos energia elétrica, sistemas fotovoltaicos também operam em dias mais nublados. Já em dias chuvosos, apesar da geração ser bastante reduzida, a chuva faz a função de limpar a superfície dos módulos, permitindo que eles operam com eficiência ainda maior em dias de sol.

Atualmente, é possível afirmar que sistemas fotovoltaicos em operação conseguem converter cerca de 16% da energia solar incidente em energia elétrica. Ou seja, para aprox. cada 6 kWh de energia que incidirem nos painéis, 1 kWh se tornará eletricidade para consumo do local.

 

Energia Fotovoltaica

Com a instalação de painéis fotovoltaicos em qualquer tipo de imóvel, é possível construir um sistema de geração de energia autônomo, reduzindo o custo mensal de energia para o custo mínimo a ser pago para a distribuidora de energia. Entretanto, sistemas fotovoltaicos não são compostos apenas de painéis. Alguns outros componentes são necessários para que seja possível gerar sua própria energia.

 

Módulos fotovoltaicos (ou painéis solares)

O módulo fotovoltaico, também conhecido como painel solar, é um painel composto por diversas células fotovoltaicas que utilizam a luz solar para gerar energia, conforme o processo que explicamos. Para gerar energia são instalados diversos painéis no telhado do imóvel. Esses painéis são então conectados uns nos outros, criando conjuntos chamados “strings”, que podem ser conectados paralelamente à outras “strings”, que por fim serão conectados à um Inversor. Os painéis mais usuais possuem de 60 a 72 células, são feitos de silício policristalino e tem até 2 m² de área cada.

 

Inversor solar

A energia elétrica gerada pelos painéis, entretanto, não pode ser diretamente utilizada por componentes elétricos pois está em corrente contínua, um tipo de corrente diferente da que é utilizada em eletrodomésticos e eletrônicos. Para que ela se torne corrente alternada, que é o tipo normalmente utilizado, é preciso um Inversor Solar Fotovoltaico, uma pequena caixa que é usualmente disposta em paredes.

 

Quadro de distribuição

Após a energia ser convertida em corrente alternada, ela será conectada ao quadro de distribuição do local, para que possa ser integrada à rede elétrica local. Assim, quando o sistema estiver gerando e um componente elétrico for ligado, a energia gerada será utilizada para ligar este componente.

 

Medidores

Caso a energia gerada não esteja sendo aproveitada, essa energia é enviada  para a rede elétrica e passará pelo medidor que, diferente do medidor de energia convencional, consegue medir tanto a energia que for gerada pelo sistema fotovoltaico e injetada na rede, quanto a quantidade regular de energia que for consumida da rede elétrica.

O mais interessante é que essa energia que é injetada na rede elétrica irá gerar créditos ao proprietário do sistema fotovoltaico. Portanto, não importa se você não estiver consumindo a energia na hora que for gerada: você receberá créditos que poderá utilizar em períodos em que houver pouco ou nenhum sol, como à noite ou em dias chuvosos.

Apesar dos critérios técnicos de conexão estarem previstos na Resolução 482/2012 da ANEEL, algumas distribuidoras ainda não adequaram plenamente seus processos à geração distribuída. Por isso, é preciso que os responsáveis pela instalação verifiquem junto às distribuidoras se os requisitos estão sendo devidamente preenchidos, evitando assim futuros problemas.

O aproveitamento da energia fotovoltaica vem promovendo excelentes resultados, gerando economia inclusive para regiões mais remotas, através de sistemas off-grid. Nestes casos, os sistemas são instalados em locais onde a rede elétrica não chega, proporcionando a utilização de energia elétrica. Entretanto, como não estão conectados à rede, estes sistemas precisam de alguns componentes além daqueles que discutimos acima, tais como um banco de baterias para conseguir armazenar a energia que não for utilizada no momento que for gerada, assim como componentes acessórios como controladores de carga, que irão controlar o nível de energia armazenada nas baterias. Por necessitar de componentes adicionais, sistemas off-grid costumam ter um custo mais elevado do que o de sistemas on-grid, conectados à rede.

 

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